C@50％SiOx复合负极材料制备及其表征

以正硅酸乙酯(TEOS)和环氧树脂为原料,采用改良的Stber法制备了纳米C@50%SiOx复合负极材料。通过XRD、FTIR、HR-TEM以及恒流充放电测试等方法研究了C@50%SiOx材料相组成、结构特征、颗粒形貌等对材料电化学性能的影响。结果表明,C@50%SiOx复合材料具有高的可逆比容量(约700mAh/g)及优良的循环性能(80次循环后比容量为540mAh/g)。由HR-TEM、XRD、FTIR、Raman、EDS测试可知,C@50%SiOx复合负极材料结晶度较差,为无定形态物质,纳米球形氧化硅基材料无规则的分散在碳材料之中,且Si/O摩尔比约为1。

预锂化在SiO_(x)@C负极材料中的应用研究

通过正硅酸乙酯水解、蔗糖热解包覆制备了锂离子电池SiO_(x)@C负极材料。为了减少SiO_(x)@C在首次循环中的不可逆容量损失,采用SiO_(x)@C与金属锂片直接接触的方法对其进行预锂化,考察了不同预锂化处理时间对材料电化学性能的影响,研究了预锂化处理前后材料表面形貌和组成成分的变化,分析了预锂化处理在材料中的作用机理。结果表明,预锂化处理3min后,SiO_(x)@C的首次库伦效率已达到99.2%,高于未预锂化的63.9%,而且仍然表现出较高的循环稳定性。通过SEM、XPS、容量微分曲线、交流阻抗谱等分析,发现预锂化处理过程中SiO_(x)@C已发生不可逆转化反应,并在材料表面形成了SEI膜,从而达到减少首次循环中不可逆容量损失的目的。

SiO_x/C复合材料的制备及电化学循环性能

采用酸碱溶胶凝胶法、高温热解法以及高能球磨法,制备了SiOx/C复合材料,并探索了其最优化的制备条件.结果表明,在一定的盐酸与氨水浓度下,分别以摩尔比为4/1、4/1、30/1的水/正硅酸乙酯、葡萄糖/正硅酸乙酯、乙醇/正硅酸乙酯为原料,在氩气中850℃下焙烧30min后再球磨5h即可制备得到电化学循环性能良好的SiOx/C复合材料.XRD结果表明,该复合材料主要组成为低结晶度的SiO2和C.所制备的复合材料首周充、放电容量分别为653.5mAh/g和972.7mAh/g,循环20周后仍保持在671.4mAh/g,具有良好的循环稳定性.

高性能Si@SiO_x@C负极材料的制备及其电化学性能

本文通过对粉体Si进行球磨,结合在球磨产物中引入柠檬酸并对其进行碳热分解处理,制备了一种低碳高SiO_x含量的Si@SiO_x@C复合材料。采用现代材料分析测试技术和电化学测试技术,研究了500~700℃的碳热分解处理温度对复合材料的结构和其作为锂离子电池负极材料的电化学性能的影响。研究结果表明,不同温度获得的复合材料均为微米/亚微米尺寸的Si核外包覆有不同厚度的SiO_x及碳的Si@SiO_x@C颗粒,其中650℃条件下制得的复合材料中SiO_x和碳的含量分别约为55wt%和10wt%。该复合材料作为负极材料,表现出优于其它温度下获得的复合材料的结构和电化学性能,其在不再额外添加碳导电剂的条件下,在300 mA/g充放电时的首次库伦效率为74%,经200次循环后的容量为776mAh/g,容量保持率达75%。该低碳含量的微米/亚微米尺寸的Si基负极材料振实密度高,对于获得高体积比容量的电池极具使用潜力。

锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料的制备及其电化学性能

通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪,对其物相组成、颗粒形貌及电化学性能进行了表征,并与SiO_x/C和SiO_x/C/石墨烯复合材料的性能对比。研究结果表明,CNTs的引入不仅可以增加复合材料的可逆容量,还可以有效提高材料的循环稳定性。SiO_x/C/CNTs复合负极材料在100mA/g下首次放电比容量为1 981.5mAh/g,循环100周后,放电容量仍有474.0mAh/g,倍率性能较优,具有良好的应用前景。

用于锂离子电池的高性能SiO_x/C/石墨烯复合负极材料

以SiO、丁苯橡胶(SBR)及石墨烯为原料,通过高温歧化、机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备电化学性能优异的锂离子电池SiO_x/C/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、颗粒形貌及电化学性能等进行表征。结果表明,热解后的SiO_x/C/石墨烯复合负极材料的首次放电容量为1 807mAh/g,100次循环后,可逆容量高达1 349mAh/g,库伦效率为99.1%,循环稳定性远高于SiO_x/C和SiO_x/C/graphene前驱体,具有良好的倍率性能。

硅/氧化硅/锡/碳锂离子电池负极复合材料制备及电化学性能

以一氧化硅、二氧化锡和导电碳(Super P)为原料,通过高能球磨,加入稀盐酸与糠醇发生聚合反应,再采用高温固相法制得硅/氧化硅/锡/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用XRD、SEM进行表征,并进行有关电化学性能测试,首次放电比容量高达1503 mAh.g-1,循环性能得到了较大改善。

基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能

通过氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(Cs)之间的氢键以及静电作用形成GO水凝胶,从而将纳米硅颗粒和碳纳米管(CNT)原位包封于其中,再经冷冻干燥及随后的热处理制得三维硅/碳纳米管/石墨烯(Si-CNT@G)纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等技术对制得样品的物相、结构和微观形貌等进行了表征。结果表明,所得复合材料在CNT纵横交织的石墨烯网络中,均匀地分布着纳米硅颗粒。当作为锂离子电池的负极材料时,在两种碳介质的协同作用下,有效缓冲硅材料在充放电过程中脱/嵌锂引起的体积变化,缩短了锂离子和电子传输的距离,Si-CNT@G复合材料表现出较好的循环稳定性以及倍率性能。在500 m A·g^-1的充放电电流密度下,经过200圈循环后,其放电比容量仍高达673.7 m Ah·g^-1,容量保持率高达97%;即使将充放电电流密度升至2000 m A·g^-1时,该复合材料仍保持有566.9 m Ah·g^-1的高可逆放电比容量。独特的制备方法和优越的储锂性能,使得Si-CNT@G纳米复合材料成为理想的高性能锂离子电池负极材料的候选.